DE3902275A1 - Liquid distributor - Google Patents
Liquid distributorInfo
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- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F25/00—Component parts of trickle coolers
- F28F25/02—Component parts of trickle coolers for distributing, circulating, and accumulating liquid
- F28F25/04—Distributing or accumulator troughs
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsverteiler für eine Stoff- und/oder Wärmeaustauschkolonne mit einem Hauptkanal und Nebenkanälen, welche einen u-förmigen Querschnitt mit Böden und Seitenwänden aufweisen.The invention relates to a liquid distributor for a mass and / or heat exchange column with a Main channel and secondary channels, which have a U-shaped Cross section with floors and side walls have.
In einer Stoff- und Wärmeaustauschkolonne werden nach unten fließende Flüssigkeit und nach oben strömendes Gas miteinander in Kontakt gebracht. Um den Austauschprozeß bei gegebenen Kolonnenmaßen möglichst effektiv zu gestalten, ist eine gleichmäßige Verteilung der Stoffe über den Kolonnenquerschnitt notwendig. Diese ist für die Gasphase schon durch Diffusion und Konvektion ausreichend gegeben; bei der flüssigen Phase spielen jedoch Schwer-, Oberflächen- und Kapillarkräfte die entscheidende Rolle. Diese Kräfte wirken im allgemeinen einer homogenen Verteilung entgegen.In a mass and heat exchange column are after bottom flowing liquid and upward flowing Gas brought into contact with each other. To the Exchange process for given column dimensions possible Effective is an even distribution the substances above the column cross-section necessary. This is already for the gas phase by diffusion and Sufficient convection is given; at the liquid phase However, they play heavy, surface and capillary forces the crucial role. These forces work in the generally opposed to a homogeneous distribution.
Vor allem in Kolonnen, welche mit Füllkörpern oder strukturierten Packungen ausgestattet sind, müssen deshalb zusätzliche Maßnahmen zur Querverteilung der herabfließenden Flüssigkeit getroffen werden. Zu diesem Zweck werden in solche Kolonnen Flüssigkeitsverteiler eingebaut, welche gesammelte oder von außen aufgegebene Flüssigkeit zunächst in einer Ebene von einem Hauptkanal aus über mehrere Nebenkanäle auf den gesamten Kolonnenquerschnitt verteilen und anschließend durch Öffnungen in den Böden und/oder Seitenwänden der Kanäle die Flüssigkeit austreten lassen. Derartige Verteiler werden am Kopf und oft auch in gewissen Abständen entlang der Kolonnenachse in die Säule eingebaut.Especially in columns, which with packing or structured packings are equipped Therefore additional measures for the lateral distribution of the be flowed down liquid. To this Purpose become in such columns liquid distributor built in, which collected or abandoned from the outside Liquid first in a plane of one Main channel from several secondary channels on the Distribute the entire column cross-section and then through openings in the floors and / or side walls of the Channels let the liquid escape. such Distributors are on the head and often in certain Distances along the column axis in the column built-in.
Ein solcher Flüssigkeitsverteiler ist bspw. in der EP-PS 1 12 978 beschrieben worden. Hier tritt die Flüssigkeit über an den Seitenwänden angebrachte Strömungskanäle und außerdem durch Öffnungen an der Unterseite der Nebenkanäle aus. Dadurch wird eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit über den Kolonnenquerschnitt erreicht. Allerdings ist die Herstellung eines derartigen Verteilers aufwendig, da für jeden einzelnen der Strömungskanäle ein Röhrchen an die Seitenwand des Nebenkanals gelötet werden muß. Außerdem ist eine Anpassung an schwankende Flüssigkeitsbelastungen schwierig.Such a liquid distributor is, for example, in the EP-PS 1 12 978 has been described. Here comes the Liquid attached to the sidewalls Flow channels and also through openings at the Underside of the secondary channels off. This will be a uniform distribution of the liquid over the Column cross section reached. However, that is Production of such a manifold consuming, since for each of the flow channels a tube the side wall of the secondary channel must be soldered. Also, an adjustment to fluctuating Fluid loads difficult.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Flüssigkeitsverteiler der eingangs genannten Art zu entwickeln, der eine hohe Verteilgenauigkeit bewirkt, für hohe und variable Flüssigkeitsbelastungen geeignet ist und kostengünstig hergestellt werden kann.The invention is therefore based on the object, a Liquid distributor of the type mentioned above develop, which causes a high distribution accuracy, suitable for high and variable fluid loads is and can be produced inexpensively.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Seitenwände von Hauptkanal und/oder Nebenkanälen Löcher aufweisen. Die Löcher in den Seitenwänden können konventionelle Löcher im Boden der Kanäle ergänzen. Die Löcher sind vorzugsweise in verschiedenen Höhen angebracht, so daß die Fläche, die für das Ausströmen von Flüssigkeit aus dem Verteiler wirksam ist, mit dem Füllstand der Flüssigkeit in den Kanälen wächst. Dadurch ist der erfindungsgemäße Verteiler für variierende Flüssigkeitsbelastungen geeignet, insbesondere für außerordentlich hohe Werte der Flüssigkeitsbelastung. Mithilfe eines derartigen Verteilers ist der außerordentlich hohe Lastbereich von mit strukturierten Packungen ausgerüsteten Kolonnen (1 : 8 und größer) voll nutzbar.This object is achieved in that the side walls of main channel and / or secondary channels have holes. The holes in the side walls can be conventional Complete holes in the bottom of the channels. The holes are preferably mounted at different heights so that the area needed for the outflow of liquid the distributor is effective, with the level of the Liquid in the channels grows. This is the result distributor according to the invention for varying Liquid loads suitable, in particular for extremely high levels of fluid load. With the help of such a distributor is the extraordinarily high load range of with structured Packs of equipped columns (1: 8 and larger) fully usable.
Berücksichtigt man lediglich die Löcher in den Seitenwänden der Kanäle, so ist die Höhe h des Flüssigkeitsstandes im Verteiler nicht mehr proportional zu Q 2, dem Quadrat des Flüssigkeitsdurchsatzes, sondern proportional Q 2/3; h steigt also weniger als linear mit der Flüssigkeitsbelastung. Bei höheren Werten der Füllhöhe h gilt diese Beziehung auch dann, wenn zusätzlich Löcher im Boden der Kanäle vorhanden sind; denn auch in diesem Fall entströmt der größere Teil der Flüssigkeit durch die Seitenwände des Verteilers. Durch diese Funktionsweise können auch mit einer relativ niedrigen Bauhöhe des Verteilers stark variierende und insbesondere absolut hohe Flüssigkeitsbelastungen pro Kolonnenquerschnitt verkraftet werden.Considering only the holes in the side walls of the channels, the height h of the liquid level in the distributor is no longer proportional to Q 2 , the square of the liquid flow rate, but proportional to Q 2/3 ; h thus increases less than linearly with the liquid load. With higher values of the filling height h , this relationship also applies if there are additional holes in the bottom of the channels; because even in this case flows the greater part of the liquid through the side walls of the manifold. As a result of this mode of operation, greatly varying and in particular absolutely high liquid loads per column cross-section can be accommodated even with a relatively low overall height of the distributor.
Die Kanäle des erfindungsgemäßen Verteilers können extrem kostengünstig aus Siebblech hergestellt werden. Dabei wird das Material zunächst perforiert und anschließend gestanzt und geformt. Das gleiche Siebblech kann sowohl für die Seitenwände als auch für die Böden der Kanäle verwendet werden.The channels of the distributor according to the invention can extremely cost-effectively made of screen plate. The material is first perforated and then punched and shaped. The same Screen plate can be used both for the side walls and for the bottoms of the channels are used.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Löcher homogen über die Seitenwände verteilt. Diese Maßnahme erleichtert zum einen die Herstellung, zum anderen wird die Gleichmäßigkeit der Verteilung unterstützt. In an advantageous embodiment of the invention, the Holes homogeneously distributed over the side walls. These Measure facilitates on the one hand the production, for others will the uniformity of the distribution supported.
Falls die zu verteilende Flüssigkeit eine relativ hohe Oberflächenspannung aufweist, kommt es bei genügend kleinem Lochdurchmesser nicht zu einer Strahlablösung bei Austritt durch die Seitenwände. Diese Gefahr besteht allerdings bei niedrigerer Oberflächenspannung, so daß die Flüssigkeit unkontrolliert ausströmen würde und damit nur eine schlechte Verteilgüte erzielt werden könnte.If the liquid to be distributed is a relatively high Surface tension, it comes with enough small hole diameter not to a beam detachment when exiting through the side walls. This danger exists however with lower surface tension, so that the liquid would flow out uncontrollably and thus only a poor distribution quality can be achieved could.
In diesem Fall ist es günstig, wenn der Verteiler parallel zu den perforierten Seitenwänden der Kanäle Prallwände aufweist, die möglicherweise auftretende Flüssigkeitsstrahlen auffangen. Die Flüssigkeit fließt dann entlang der Prallwände kontrolliert nach unten, und zwar an einer Stelle, die durch die Geometrie des Verteilers festgelegt ist. Damit wird auch bei hoher Flüssigkeitsbelastung eine Verteilgüte errreicht, die derjenigen eines Verteilers nahekommt, der lediglich Löcher an der Unterseite der Kanäle aufweist. Ein solcher einfacher Verteiler würde jedoch bei gleicher Flüssigkeitskapazität eine wesentlich größere Bauhöhe erfordern. Die Prallwände können kostengünstig aus dem gleichen Material wie die Seitenwände der Kanäle hergestellt werden.In this case it is favorable if the distributor parallel to the perforated side walls of the channels Having baffles, possibly occurring Collect liquid jets. The liquid flows then controlled down the baffles, and in a place that by the geometry of the Distributor is set. This is also at high Liquid load reaches a Verteilgüte, the is close to that of a distributor who only Has holes at the bottom of the channels. On However, such simple distributor would be the same Fluid capacity a much greater height require. The baffles can be cost-effective from the same material as the side walls of the channels getting produced.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:The invention is described below with reference to Schematic drawings explained in more detail. in this connection demonstrate:
Fig. 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verteilers in Draufsicht, Fig. 1 shows an embodiment of the distributor according to the invention in top view,
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1, Fig. 2 shows a section along the line AA in Fig. 1,
Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt einer Seitenwand einer der Kanäle, Fig. 3 shows an enlarged detail of a side wall of one of the channels,
Fig. 4 einen Nebenkanal im Querschnitt und Fig. 4 is a side channel in cross section and
Fig. 5 einen Nebenkanal mit Prallwänden im Querschnitt. Fig. 5 a side channel with baffles in cross section.
Die schematische Darstellung in Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verteilers mit Blickrichtung in Kolonnenachse. Der Verteiler besteht aus einem Hauptkanal 1 und einer Vielzahl an senkrecht dazu angeordneten Nebenkanälen 2. Zu verteilende Flüssigkeit wird auf den Hauptkanal 1 aufgegeben und von dort in die in einer Ebene liegenden Nebenkanäle 2 weitergeleitet. Der Hauptkanal 1 ist entweder in der gleichen Ebene wie die Nebenkanäle oder in einer höher gelegenen angeordnet.The schematic representation in Fig. 1 shows an embodiment of a distributor according to the invention with a view in column axis. The distributor consists of a main channel 1 and a plurality of side channels 2 arranged perpendicular thereto. Liquid to be dispensed is placed on the main channel 1 and forwarded from there into the lying in a plane secondary channels 2 . The main channel 1 is arranged either in the same plane as the secondary channels or in a higher one.
Die Schnittzeichnung von Fig. 2 zeigt deutlich den u-förmigen Querschnitt der Nebenkanäle. Seitenwände 4 und Böden 3 der Nebenkanäle 2 bestehen aus Siebblech. Der Hauptkanal kann ebenfalls Löcher aufweisen oder auch aus nicht perforiertem Material hergestellt sein. Eine Seitenwand 4 bzw. ein Siebblech, aus dem diese gefertigt ist, ist in Fig. 3 im Detail dargestellt. In diesem Beispiel sind die Löcher kreisförmig ausgebildet. Sie können jedoch ebensogut die Form von Rauten, Dreiecken, langgezogenen Schlitzen oder ähnlichen geometrischen Figuren besitzen. Jeweils drei benachbarte Löcher 7 bilden ein gleichseitiges Dreieck mit Seitenlänge (Teilung) t. d bezeichnet den Durchmesser der Löcher 7. Der Wert der Teilung t liegt im Bereich von 10 bis 50 mm, vorzugsweise etwa bei 20 mm; der Durchmesser d der Löcher 7 liegt zwischen 0,8 und 5 mm, vorzugsweise bei ca. 2 mm. The sectional drawing of Fig. 2 clearly shows the U-shaped cross section of the secondary channels. Side walls 4 and floors 3 of the secondary channels 2 are made of screen plate. The main channel may also have holes or be made of non-perforated material. A side wall 4 and a screen plate, from which it is made, is shown in Fig. 3 in detail. In this example, the holes are circular. However, they may just as well have the shape of diamonds, triangles, elongated slits or similar geometric figures. Each three adjacent holes 7 form an equilateral triangle with side length (pitch) t . d denotes the diameter of the holes 7 . The value of the pitch t is in the range of 10 to 50 mm, preferably about 20 mm; the diameter d of the holes 7 is between 0.8 and 5 mm, preferably about 2 mm.
Bei Flüssigkeiten mit hoher Oberflächenspannung, bspw. Wasser oder wäßrige Lösungen, und kleinem Lochdurchmesser ist keine Strahlablösung an den Seitenwänden 4 zu befürchten. Die Nebenkanäle 2 werden in diesem Fall gemäß der Querschnittzeichnung von Fig. 4 ausgeführt. Seitenwände 4 und Boden 3 sind wiederum aus dem gleichen Siebblechmaterial gefertigt.In the case of liquids having a high surface tension, for example water or aqueous solutions, and a small hole diameter, no jet removal on the side walls 4 is to be feared. The secondary channels 2 are executed in this case according to the cross-sectional drawing of Fig. 4. Side walls 4 and bottom 3 are in turn made of the same screen plate material.
Flüssigkeiten mit kleiner Oberflächenspannung neigen jedoch zur Bildung von Strahlen beim Ausströmen aus den Löchern 7 der Seitenwände 4, vor allem bei relativ großen Lochdurchmessern zu rechnen. Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist in einem solchen Fall die Anbringung von Prallwänden 6 angeraten, wie sie in Fig. 5 gezeigt sind. Diese können auf außerordentlich einfache und kostengünstige Weise durch ein Umbiegen der Seitenwände 4 am oberen Ende des Kanals gefertigt werden und ermöglichen einen definierten Abfluß der Flüssigkeit nach dem Durchströmen der Seitenwände 4.However, liquids with a low surface tension tend to form jets when they flow out of the holes 7 of the side walls 4 , especially when relatively large hole diameters are to be expected. According to one aspect of the invention, the attachment of baffles 6 is recommended in such a case, as shown in Fig. 5. These can be made in an extremely simple and cost-effective manner by bending the side walls 4 at the upper end of the channel and allow a defined outflow of the liquid after flowing through the side walls. 4
In der folgenden Tabelle werden anhand eines konkreten Beispiels noch einmal die Wirkungsweise und die Vorteile eines erfindungsgemäßen Verteilerkanales mit Löchern in gleichseitiger Dreiecksanordnung in Boden und Seitenwänden bei variierender Flüssigkeitsbelastung gezeigt. Die geometrischen Parameter (s. Fig. 2 und 3) haben im Beispiel die folgenden Werte:In the following table, the mode of action and the advantages of a distribution channel according to the invention with holes in equilateral triangular arrangement in the bottom and side walls with varying liquid loading are shown again by means of a concrete example. The geometric parameters ( see Figures 2 and 3) have the following values in the example:
Aus der Größe und Anordnung der Löcher ergibt sich ein Öffnungsverhältnis von etwa 1%. The size and arrangement of the holes results in a Aperture ratio of about 1%.
Die in der Tabelle angegebenen Größen haben die folgende Bedeutung:The sizes given in the table have the the following meaning:
h: Höhe des Flüssigkeitsstandes im Kanal
h rel: h in relativen Einheiten h : height of the liquid level in the channel
h rel : h in relative units
Größen, die sich auf einen erfindungsgemäßen
Verteiler beziehen:
Q abs: Flüssigkeitsdurchsatz in m³/m² · h
Q rel: Q in relativen Einheiten
Q rel, Wände: Anteil der Flüssigkeit, der durch die
Seitenwände abfließtQuantities relating to a distributor according to the invention:
Q abs : liquid flow rate in m³ / m² · h
Q rel : Q in relative units
Q rel, Walls : proportion of the liquid that flows through the sidewalls
Größen, die sich auf einen Verteiler beziehen, der
lediglich in den Kanalböden Löcher aufweist (sog.
Lochverteiler):
Q rel*: Flüssigkeitsdurchsatz (in relativen
Einheiten) bei einem LochverteilerSizes which refer to a distributor which only has holes in the channel bottoms (so-called hole distributors):
Q rel *: Liquid flow rate (in relative units) for a hole distributor
In der Tabelle ist zum einen zu sehen, wie der Anteil Q rel, Wände der Flüssigkeit, welcher durch die Löcher in den Seitenwänden abfließt, mit steigendem Flüssigkeitsstand h im Kanal außerordentlich stark zunimmt. Durch diesen Effekt wird die Kapazität des erfindungsgemäßen Verteilers bei steigender Flüssigkeitsbelastung erhöht.On the one hand, it can be seen in the table how the proportion Q rel, walls of the liquid which flows out through the holes in the sidewalls, increases extraordinarily strongly with increasing liquid level h in the channel. By this effect, the capacity of the distributor according to the invention is increased with increasing liquid load.
Bei einem Lochverteiler, der in der Tabelle wegen seiner vergleichbaren Verteilgüte und ähnlich geringen Fertigungskosten als Vergleichsmaß verwendet wird, bleibt die Kapazität bei steigendem Flüssigkeitsstand - abgesehen von hydrostatischen Effekten - konstant. Bei gleicher Bauhöhe, also gleichem maximalen Flüssigkeitsstand h, ergibt sich ein wesentlich geringerer maximaler Flüssigkeitsdurchsatz Q rel. In a hole distribution that is used in the table because of its comparable distribution quality and similar low manufacturing costs as a comparative, the capacity with increasing liquid level remains - apart from hydrostatic effects - constant. At the same height, ie the same maximum liquid level h , results in a much lower maximum liquid flow rate Q rel .
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19893902275 DE3902275A1 (en) | 1989-01-26 | 1989-01-26 | Liquid distributor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19893902275 DE3902275A1 (en) | 1989-01-26 | 1989-01-26 | Liquid distributor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3902275A1 true DE3902275A1 (en) | 1990-08-02 |
Family
ID=6372839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19893902275 Withdrawn DE3902275A1 (en) | 1989-01-26 | 1989-01-26 | Liquid distributor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3902275A1 (en) |
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-
1989
- 1989-01-26 DE DE19893902275 patent/DE3902275A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |